西洞庭湖湿地Eh与pH空间变异特征及影响因子分析

湿地氧化还原电位(Eh)和酸碱度(pH)空间分布特征是探讨湿地污染物存在形态、迁移和转化机理的基础。在湖南省西洞庭湖区澧水和沅水入湖口湿地分别布设2个监测断面共12个钻孔,孔深8.0~14.0m。通过现场和室内试验研究湿地演替带Eh和pH的分布格局和空间变异特征,并对其影响因子进行探讨。结果表明:西洞庭湖湿地演替带监测剖面Eh介于-57.8~238mV之间,平均值为124.67mV,pH值为5.1~9.1,平均值为7.4,属于弱碱性弱还原环境;Eh和pH的变异系数分别为49.60%、11.66%,均表现出中等变异强度;Eh和pH剖面分布特征复杂,均呈夹带斑块的层带状分布;土壤类型、地下水位、含水率和温度均对Eh有重要影响,pH主要受土壤类型和地下水位的制约,温度与含水率对pH的影响不显著。     

降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡稳定性研究

基于多孔介质饱和 非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采用极限平衡法与降雨渗流有限元相结合的方法,选取大庆—广州高速公路江西里仁—龙南段某典型高路堑边坡,利用岩土仿真软件GeoStudio建立模型,研究降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡失稳破环的形态和机理.结果表明:随着降雨的进行,边坡中地下水位从坡脚处开始抬升,边坡坡脚处容易产生“小弧”滑动破坏;土体体积含水量的增加使得基质吸力下降,从而降低土体强度和边坡的安全系数,且基质吸力与安全系数的下降幅度基本同步;降雨强度对边坡的安全系数有较大影响,小雨阶段,安全系数降幅较缓,而暴雨阶段,安全系数降幅加剧,降幅达24;4％;在强降雨条件下,滑面基质吸力大部分丧失,失稳边坡发生了从整体失稳向局部失稳、从深层失稳向浅层失稳的转变,即强降雨是浅层滑坡的主要外在因素.     

试谈地下水蒸发入渗规律

浅层地下水的蒸发、入渗,通常为大气降水在不同岩石内部的垂向运移。饱气带中的水分向上运移,潜水处于蒸发。水分向下运移,潜水接受补给便处于入渗。浅层地下水的入渗受地下水位埋深、岩性、降雨量、降雨时间等因素控制。降雨入渗补给的滞后时间长短与一次降水强度大小、水位埋藏深、浅有关。深部岩层长期有入渗量补给,主要是降雨的迟后作用及空气中水分在温差变化条件下的再分配。浅层地下水的蒸发不但与气象因素有关,而且与岩性、水位埋深、降雨强度等因素有关。在浅部,潜水的蒸发主要受气象因素制约。深部则受岩性、水位埋深影响。水位每浅5厘米,蒸发量便增加1.O毫米。埋深越浅,年蒸发量越大。水位埋深小于1.2米时,潜水蒸发折算系数与水位埋深和水面蒸发度均呈直线反比关系;水位埋深大于1.2米时,潜水蒸发折算系数与水位埋深呈指数曲线关系。在地下水资源评价中,对蒸发天数计算,不应都按365天算,应按实际而定。     

吐鲁番盆地地下水与植被的关系研究

吐鲁番盆地是我国西部极端干旱地区的一个山间盆地,气候干旱、降雨稀少,荒漠生态典型,生态环境脆弱。文章从植被生长与土壤含水率、含盐量、地下水矿化度、埋深等方面进行分析,得出吐鲁番盆地艾丁湖周缘低湿地植被生态可持续发展的合理生态水位为埋深2.5~3.5 m。总结了吐鲁番盆地天然绿洲区的植被随地下水变化的关系及其演替模式。     

银川平原土壤盐渍化与土地利用强度的空间关联分析

银川平原盐渍土时空格局及其与土地利用强度变化关联关系的空间区位特征,可从土地利用强度的角度阐释土壤盐渍化的动因,为盐渍化因地制宜的治理提供参考依据。本文重点研究了盐渍土空间分布定量遥感生成方法,通过土地利用遥感制图、半方差函数的地统计学方法和灰色关联度分析法,对2004-2010 年银川平原的土地利用强度变化、土壤盐渍化程度变化及各类盐渍土与土地利用强度的关联度,进行了空间区位分布特征的可视化表达。研究结果表明:银川平原的发展仍具集聚效应,土地利用强度变化与城镇体系格局、交通干线、沟渠分布、土壤盐分含量密切相关;2004-2010 年间,银川平原土壤盐渍化存在整体减轻、局部加重的空间分布特征,与土地利用强度变化间的响应关系,存在较明显的空间差异;银川平原土壤盐渍化程度变化与土地利用强度变化间的关联度为0.7781,与水体、耕地这2 种土地类型间的关联程度最高。银川平原土壤盐渍化的干扰活动中,水体与耕地类型的利用行为是较重要的影响因子。     

干旱区剖面土壤盐分空间变异特征及随机模拟

利用便携式土壤盐分计测定干旱区膜下滴灌棉田及裸地剖面土壤电导率,利用GS+软件确定其半方差函数,并进行序
贯高斯模拟来研究土壤剖面盐分的空间变异特征。结果显示:干旱区剖面上土壤盐分空间变异性强,膜下滴灌棉田符合球形模
型,裸地区符合高斯模型,且棉田变程远小于裸地;棉田埋深50cm以浅土壤盐分变化剧烈,埋深50cm 以深变化平缓,在垂向上
呈现3个高值区(30,50和75cm深度附近)及3个低值区(埋深40,60和100cm附近);克里格法具有明显的平滑作用,降低了土
壤盐分的空间变异性,而序贯高斯模拟数据更离散,更能反映土壤盐分的空间变异性,但多次模拟均值随次数增加趋于稳定。      

基于降雨强度-历时评价边坡稳定性——以安徽省3个边坡为例

为了探究降雨条件对边坡稳定性的影响,确定降雨阈值曲线,利用FLAC^2D 7.0数值模拟软件对安徽省3个小型边坡进行饱和-非饱和渗流及稳定性分析,获取了边坡安全系数随降雨强度和历时的变化趋势。边坡监测位置处孔隙水压力与饱和度的变化结果显示：降雨对边坡的影响是有限的,降雨历时越长,极限降雨强度越小并趋于稳定,边坡趋于饱和,此时安全系数达到最小值,后续降雨对边坡安全系数影响很小;为确保安全,假设临界安全系数为1.15,对应降雨强度为临界降雨强度,降雨历时越长,临界降雨强度越小并趋于稳定,3个边坡临界降雨强度趋于稳定时分别为13、12和16 mm·d^-1,对应的降雨历时分别为5、9和12 d,表明前期降雨对边坡稳定性影响很大。利用这3个边坡的临界降雨强度数据进行降雨阈值曲线拟合,并以435组安徽省2008～2022年历史灾害降雨数据验证该降雨阈值曲线。结果表明：95%以上的灾害数据点可以被该降雨阈值曲线预测。     

降雨与开挖作用下黄土滑坡失稳过程分析: 以关中地区长武县杨厂村老庙滑坡为例

降雨入渗和人工开挖是诱发黄土滑坡的重要因素, 为了研究在这2种诱因作用下关中地区黄土滑坡失稳过程及其对稳定性的影响, 以陕西省长武县杨厂村老庙滑坡为研究对象, 通过现场调查、地质测绘和钻孔勘探, 查明了该滑坡变形特征, 定性分析了滑坡变形演变过程; 基于滑坡变形前15 d内日降雨量实测值, 采用有限元软件, 对坡脚开挖后连续降雨作用下滑坡形成过程进行了仿真模拟; 基于强度折减法对该滑坡稳定性变化规律进行了研究。结果表明: ①关中地区特殊的地层结构是滑坡变形的内因, 降雨是最主要的诱发因素; ②滑坡失稳演化过程表现为: 坡体处于蠕滑状态, 坡脚开挖后, 坡体前缘失稳, 牵引中后缘坡体向下错动而产生张拉裂缝, 在降雨作用下, 雨水沿裂缝渗入坡体深部, 滑坡中部岩土体浸水后抗剪强度降低, 从而导致黄土层与红黏土层接触面饱水形成贯通滑带, 诱发深层滑坡; ③滑坡开挖后较初始状态, 稳定性系数降幅为0.102, 此后受连续降雨影响, 稳定性系数在前10 d以平均0.010/d的速率缓慢下降, 第10~13 d以0.034/d的速率快速下降至最低, 第13 d以后开始回升。研究结果可以为该类滑坡防治提供有效依据。      

降雨模式对震后泥石流起动模式影响的试验研究: 以九寨天堂沟为例

降雨过程中降雨强度的变化会影响土体渗透率及饱和过程, 从而改变土体的力学性质, 影响泥石流起动模式及破坏规模。为探究不同降雨模式对震后泥石流起动机制的影响, 自制了小比例模型槽, 结合可控雨型的降雨模拟系统, 进行了人工降雨诱发泥石流的室内模型试验; 基于不同降雨模式下泥石流的起动过程分析, 对坡体内部含水率和孔隙水压力的变化规律进行了研究。研究结果表明: 递增型降雨模式下泥石流发生突然, 呈整体滑坡转化为泥石流起动模式, 坡体破坏规模最大; 递减型降雨模式下表现为后退式溃散失稳起动模式; 均匀型降雨模式下则表现为溯源侵蚀起动模式; 中峰型降雨模式下以局部滑坡转化为泥石流起动模式; Ⅴ型降雨模式下则由坡面侵蚀加剧转化为泥石流启动模式, 破坏规模最小。研究结果可以为九寨沟地区泥石流的预报预警提供参考。      

非稳态地下水流系统响应降雨变化的数值模型研究

区域地下水流系统的发育受地质、气候和地形多种因素的影响。以往的地下水流系统研究主要探讨了地质、地形和稳态气候条件下所形成的局部、中间和区域流动系统的组成特征,对非稳态的地下水流系统认识不足。聚焦于研究地下水流系统对降雨变化的动态响应规律,使用HydroGeoSphere构建了剖面二维地下水地表水耦合数值模型,模拟在降雨的周期性和随机性叠加动态驱动下非稳态渗流场形成的地下水流系统。模拟结果表明,各层级流动系统的空间范围都会随着降水波动而发生变化。局部地下水流系统在雨季并非都处于扩张状态,在旱季也并非都处于收缩状态。各个局部流动系统的同时刻穿透深度之间可能具有无关、正相关或负相关关系,这取决于各个局部流动系统响应降雨变化的滞后性。中间流动系统在非稳态条件下非常活跃,其排泄出口、补给入口和循环路径随时间变化,并强烈影响局部流动系统。通过5种不同含水层参数和降雨情景的模拟对比,发现地下水流系统的滞后性和穿透深度的相关性对含水层各向异性特征较为敏感。下一步,需要更加深入地研究地下水流系统在季节尺度、多年乃至跨世纪时间尺度气候波动过程中的非稳态响应规律。     

基于有效降雨阈值的澧源镇滑坡灾害危险性分析

以湖南省澧源镇为例,利用证据权模型和灰色关联度模型分别计算了坡度、地层岩性、斜坡形态、土地利用类型、人类工程活动5个因子二级状态证据权值和一级因子权重;综合2种模型确定全区滑坡易发性指数后,完成基于斜坡单元的全区滑坡易发性区划;根据研究区岩土体类型（碎屑岩类、碳酸盐岩夹碎屑岩类、碳酸盐岩类和松散岩土体类）分组研究不同滑坡发生概率下的有效降雨阈值曲线（I-D曲线）。研究降雨时间为3日、有效强度为22.4 mm/d的降雨工况下各岩土体类型滑坡发生的时间概率。综合时间概率和易发性结果得到澧源镇基于有效降雨阈值的滑坡灾害危险性区划图。研究结果表明:澧源镇滑坡灾害高和极高易发区占研究区总面积的25%,主要沿澧河分布;极高危险区和高危险区占研究区总面积的14%,主要分布在澧河北侧。      

琼中黎母山-湾岭地区土壤硒、碘分布特征及其影响因素探讨

琼中黎母山-湾岭地区位于海南岛中部,调查发现该地区土壤同时具有富硒、富碘的特征。以研究区表层（0~20 cm）、中层（80~100 cm）、深层（180~200 cm）土壤样品分析结果为基础,探讨了土壤硒、碘的分布特征及其影响因素。结果显示,表层土壤中Se、I质量分数具有高正相关性,并与高程为正相关关系,结合已有研究成果,推断在研究区范围内降雨作用是研究区表层土壤Se、I质量分数空间分布格局的关键影响因素。通过分析表层、中层、深层土壤Se、I质量分数与土壤pH值、总有机碳（TOC）、Al₂O₃、Fe₂O₃质量分数的相关关系和变化规律,总结了研究区Se、I在土壤垂向剖面上的赋存、迁移规律。这些结果可为当地优质土地资源的高效利用提供科学依据,也可为土壤Se来源、迁移研究提供新的证据。      

降雨数据空间分辨率在城市流域洪峰变化分析中的影响

在气候变化和城市化背景下,城市暴雨的局部特征愈发明显,而降雨监测和预报数据空间分辨率难以满足空间分布描述要求,造成城市洪涝模拟和预测结果存在不确定性。本文选择深圳市城区的3个流域,基于118场实测降雨数据,通过逐步增大网格尺寸以达到降低降雨空间分辨率的效果,同时以流域边界作为限制,保证流域内面平均雨量不变,然后将不同空间分辨率的降雨数据分别作为城市洪涝模型的输入条件,对流域出口断面的洪水过程进行模拟计算,每场降雨得到6种不同空间分辨率下的洪峰流量。结合降雨中心、流域几何中心等空间特征参数,分析降雨空间分辨率对流域洪峰的影响。研究结果表明,针对118场实测降雨,随着降雨数据空间分辨率逐渐降低,3个流域的出口断面的洪峰变化幅度逐渐增大;如果忽略了流域内部降雨数据的空间分布差异,洪峰变化幅度和方向与降雨中心和流域几何中心的空间关系具有相关性,降雨中心在流域几何中心上游方向的距离越大,洪峰降低的幅度越大。本文基于3个城市流域得到了相似的研究结论,研究方法可为城市流域洪涝模拟提供借鉴,研究结果可为河道洪水风险评价提供参考。     

泥质砂岩残积土边坡降雨冲刷特性

泥质砂岩残积土作为一种结构性很强的特殊土, 具有崩解性强、抗冲蚀性差以及扰动性极大的特点, 对工程建设有较大影响。为了探究泥质砂岩残积土边坡降雨冲刷机理, 设计了边坡降雨冲刷试验, 通过现场三维激光扫描技术测试分析了其表面冲刷效应; 利用高密度电法进一步明确了泥质砂岩残积土边坡的入渗特性、表面冲刷演化机制及冲刷破坏机理。结果表明: 冲刷试验的最初阶段, 降水入渗强且主要向坡脚处运移, 坡表未形成明显的细沟; 冲刷试验中期, 坡脚处土体最先达到饱和而形成坡面径流, 细沟贯通扩大形成小规模冲槽以及片蚀区; 冲刷试验后期, 坡面中部和坡脚处土体冲蚀严重, 坡脚处的冲槽向上部延伸, 片蚀区扩大, 导致表层土体结构发生变化, 渗透性差异明显; 泥质砂岩残积土坡体降雨冲刷主要划分为表层溅蚀、下层潜蚀和细沟贯通3个阶段, 坡面土体流失主要发生在最后一个阶段, 细沟率达到最高值16.9%, 细沟贯通率也高达0.74。研究结果可以为深入探讨泥质砂岩残积土边坡冲蚀防护和研究冲蚀防护机理提供基础资料。      

河南省地下水动态变化趋势

河南省地下水的动态变化受大气降水、蒸发及人工开采等诸因素的制约。近几年来,降雨量逐年减少,蒸发量逐年在增加。特别是人工大量开采地下水,造成城市及农村田野地下水大面积、大幅度地下降。黄河以北,安阳、新乡、焦作、濮阳等地,地下水位埋深下降幅度较大。黄河以南,郑州、开封、许昌、平顶山、商丘等地,虽有所下降,但幅度不大。周口、南阳略有下降。信阳、驻马店两地地下水位埋深,基本保持稳定。黄河灌区稳定中略有回升。郑州、许昌、临颍等大、中、小城市。因工农业、生活用水,导致大量开采地下水,促使地下水位不同程度地在下降,有的形成降落漏斗;有的产生地面沉降及地裂缝等灾害地质现象。为此,望有关部门及单位领导注意,尽快想法采取有效措施,避免不必要的经济损失。否则,将会严重地威胁着人类生命的安全及破坏生态环境平衡。     

基于支持向量机理论的地下水动态遥感监测模型与应用

地下水是我国内陆干旱地区水资源的重要组成部分,也是极为敏感的生态环境因素之一。地下水动态变化影响着绿洲和湿地的演化,以及土地资源的开发。西北地区地下水监测网尚不完善,动态资料相对缺乏。遥感技术可以弥补传统地下水位监测手段的不足。由于降水极少,西北干旱区地表反射率与地下水水位埋深关系极其密切。选用归一化植被指数(NDVI)、地表温度(LST)数据,应用支持向量机回归方法,建立西北干旱地区地下水位遥感监测模型。提取MODIS影像中的NDVI和LST产品上的地表温度和植被指数信息,作为模型的输入,通过合理选择核函数进行支持向量机的回归分析,从而建立地表植被指数、地表温度与地下水位的相关数学模型,并分析了不同核函数所拟合结果。在河西走廊疏勒河流域的研究成果表明,运用MODIS数据开发地下水动态模型反演水位变化是可行的,模型拟合的结果比较符合实际情况,尤其是对于细土平原地下水浅埋地区模型应用效果更为理想。一次多项式核函数适合模拟埋深小于3m浅埋地下水,径向基函数RBF核函数和三次多项式核函数法则更适合模拟较大埋深情况。开发的地下水位遥感监测模型可为西北干旱区水循环研究和流域水资源管理提供技术手段。     

狮子山台VS型垂直摆倾斜仪和VP型宽频带倾斜仪事件响应特征对比分析

对狮子山台VS型垂直摆倾斜仪和VP型宽频带倾斜仪就降雨干扰、仪器调零、地震响应等各种事件进行对比分析发现,VP型宽频带倾斜仪抗降雨干扰能力强,地震响应灵敏度高,网页自动调零恢复时间短,可极大地提高观测数据质量,保证数据的连续率。     

奎屯河流域包气带盐分分布特征与影响因素

通过对奎屯河流域包气带土壤取样分析,探讨了土壤包气带的盐分分布特征和影响因素。结果表明,在水平方向上,由南至北,表土含盐量逐渐增大。在垂直方向上,在地下水位埋藏较浅的细土平原及冲积平原区,包气带含盐量随深度增加逐渐减小;在人工耕地洪泛冲积平原、细土平原则呈随深度的增加而增加的趋势;包气带岩性结构较单一且潜水位埋藏比较深的地区,包气带含盐量随深度增加而出现微小波动。分析结果显示：地形、地貌和潜水位埋深是影响该区包气带盐分分布的主控因素,而人为的大面积灌溉又加速了积盐的过程。     

湖北省阳新县基岩滑坡变形因子及其破坏模式

斜坡变形受众多因子综合控制, 不同因子的敏感性与作用规律在变形过程中差异明显。以湖北省阳新县顺层基岩滑坡为研究对象, 通过正交试验结合离散元数值模拟的方法, 研究多个影响因子对应顺层滑坡变形的敏感性并确立主导因素, 随后基于响应面拟合主导因素与滑坡不同部位变形程度间的量化关系, 揭示主导因素交互作用对滑坡变形破坏模式的影响规律。结果表明, 在研究区内坡度与岩层倾角分别为影响顺层滑坡变形的主导与次主导因素, 滑坡的变形破坏模式受控于二者的交互作用。在中-陡倾顺层滑坡中, 当坡度小于岩层倾角时, 滑坡变形主要集中在坡顶, 且变形程度随岩层倾角的增加而增大, 表现出滑移-弯曲的变形破坏模式; 在缓倾顺层滑坡中, 当坡度大于岩层倾角时, 滑坡坡脚位移较坡顶显著, 其坡脚变形程度随坡度的增加而增大, 以滑移-拉裂变形为主。研究成果可为该类滑坡的防治工作提供参考。      

降雨促发黄土滑坡的启动机制模拟

黄土滑坡和降雨关系尤为密切。为深入研究降雨入渗对滑坡的促发作用,在对陕西西安地区“9·17”灞桥滑坡现场勘察的基础上,利用数值模拟方法系统研究了黄土边坡在降雨入渗条件下土体相关物理力学指标的变化响应特征及时空分布规律;从滑动面安全系数变化的角度分析了边坡的失稳过程,并揭示了该类滑坡的启动机制。结果表明：(1)降雨入渗首先引起坡面土体的基质吸力逐渐降低,而且不同分布位置的降幅不同;(2)滑坡启动前,坡体的高体积含水量范围随降雨明显扩大,且体积含水量表现出从古土壤层向邻近黄土层递减的规律;(3)边坡的水平方向位移自坡面中部向坡体的上下部呈放射状递减特征,垂直方向位移由上至下逐渐减小,而临界滑动面的安全系数也随降雨入渗过程逐步递减;(4)节理处土体的孔隙水压力和体积含水量的变化响应时间及幅度都早于且强于坡体其他区域,坡体内最大剪应变的区域分布与坡面基本平行,模拟结果与原型滑坡一致;(5)基于黄土独特的水敏性、地质构造和人类工程活动等诱因的影响,加上节理裂隙为水的入渗和运移提供了优势通道,降雨加速了黄土潜蚀和坡体结构破坏过程,改变了边坡内部应力场、位移场和水文地质条件,进而促发了滑坡。